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高壓交聯(lián)聚乙烯電纜交流耐壓試驗中的問題
廣東省珠海發(fā)電廠一期有兩臺700MW的大型進(jìn)口燃煤機(jī)組，采用220kV輸電線路。該廠內(nèi)的220kV電纜均采用交聯(lián)聚乙烯電纜。按照廣東省電力試驗研究所發(fā)出的粵電試［1999］07號文的要求，應(yīng)對新安裝的220kVXLPE電纜采用交流耐壓試驗作為其交接試驗，并按照IEC840的要求，交流耐壓：電纜芯線對屏蔽層加線電壓耐受5分鐘，即采用220kV，5min作為該電纜的交接試驗。日本三菱總承包商委托廣東省電力試驗研究所進(jìn)行這項試驗。因?qū)υ撾娎|及所連接的GIS部分同時加壓，在電纜廠家的同意下，采用的耐壓程度是：174kV5min，260kV3min，316kV1min。整個試驗過程中，電纜均未發(fā)現(xiàn)異常，但是試驗后被測量電纜的絕緣電阻值較試驗前有大幅度降低。為分析原因，證實(shí)電纜的絕緣良好，先后又對該電纜進(jìn)行了兩次耐壓水平為220kV，5min的交流耐壓試驗?，F(xiàn)將筆者參與這幾次試驗及采集的試驗數(shù)據(jù)加以歸納，希望能為尚未成熟的XLPE電纜交流耐壓試驗提供一份素材供同仁們參考，共同為完善對XLPE電纜的交流耐壓試驗而努力。
2　試驗經(jīng)過及試驗標(biāo)準(zhǔn)、方法和數(shù)據(jù)2．1　1號主變220kVXLPE電纜參數(shù)及銘牌型號：1×3000mm²CAZV生產(chǎn)廠家：日本藤倉公司最小絕緣電阻：2500MΩ－km最大電容：0．24uF／km電纜總長：123m　　那么該電纜的最小絕緣電阻：2500÷0．123＝20．3GΩ最大電容：0．24×0．123＝0．030uF　　電纜的外部接線圖如圖1所示：
2．2　試驗標(biāo)準(zhǔn)
　　參照IEC840標(biāo)準(zhǔn)及三菱和電纜廠家藤倉電氣公司的試驗方案并經(jīng)省局同意，試驗按表1所述的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行：
　　交流電壓加于芯線與屏蔽層、地之間，耐壓前后進(jìn)行絕緣電阻測量。2．3　試驗接線
試驗接線如圖2所示：
　　交流電壓使用調(diào)頻串聯(lián)諧振方法獲取，f＝61－62Hz。　　
2．4　交流耐壓前后絕緣電阻測量結(jié)果（此期間天氣晴好）
　　測量結(jié)果如表2所述3　分析與結(jié)論
　　首先，在3次交流耐壓試驗中均未觀察到擊穿和閃烙現(xiàn)象，可以認(rèn)為1號主變電纜主絕緣應(yīng)是合格的。其次，從耐壓前后絕緣電阻測量值看，發(fā)現(xiàn)有以下明顯的規(guī)律：a交流耐壓前后絕緣變化太大；b交流耐壓值越高，耐壓后絕緣電阻值下降越厲害，恢復(fù)到耐壓前相似水平時間越長；c絕緣電阻下降到最低值時，幾乎沒有吸收比，像純粹的電導(dǎo)或離子電流現(xiàn)象。
　　就以上現(xiàn)象，日方生產(chǎn)廠家提供了該電纜的出廠試驗報告，各項試驗結(jié)果合格，其中電纜主絕緣耐受水平是320kV，30min。在他們的分析報告中，強(qiáng)調(diào)造成上述現(xiàn)象的原因有兩個：耐壓后對電纜芯的放電時間不夠，使得耐壓后的殘余電壓影響了絕緣電阻的測量值；電纜終端的瓷瓶表面泄漏電流的影響。
　　首先，我們對耐壓后的放電時間的問題進(jìn)行分析：
3．1　當(dāng)時纜芯末直接接地放電即自然放電時，電纜在殘壓下的等值電路圖如圖3所示：
在交流耐壓后，殘余在電纜芯的殘余電壓與其放電電流的計算公式為：V′＝V×exp［－t／CR］　　　　Q₀＝CV
i＝［Q₀／CR］exp［－t／CR］＝V／Rexp［－t／CR］V′：t秒后的殘余電壓。i：t秒后的殘余電壓下的放電電流。、　　以第一次316kV交流耐壓為例計算，結(jié)果列于表3

　　現(xiàn)以15min的放電電流影響兆歐表的測量為例，兆歐表測得的絕緣電阻值：R＝2500／0．809×10^－6＝3．09GΩ，大于7月11日耐壓后的測量值。一般在自然放電的情況下，3τ的時間常數(shù)時（約30min）的殘余電壓將對測量值沒有影響。再者，在每次耐壓后，試驗人員都將電纜芯直接對地放電。并且試后每隔兩小時測量絕緣電阻。因此，三次試驗中放電時間對絕緣電阻的測量是沒有影響的。而且，我們從耐壓水平220kV的兩次耐壓后的絕緣電阻的測試值中可以看出，電纜的絕緣電阻值大約在試驗后放電30min后降低，隨后的幾小時后才升高。并且，交流耐壓值越高，耐壓后絕緣電阻值下降越厲害，恢復(fù)到耐壓前相似水平時間越長。從以上的分析，我們可以否定日方廠家的第一條解釋原因。
3．2　對于第二條原因的解釋，我們認(rèn)為前兩次的耐壓試驗中，試驗前后均未對電纜瓷瓶表面進(jìn)行清掃。那么在對電纜芯充分放電的情況下，瓷瓶表面泄漏電流對試驗前后的絕緣電阻的測量的影響是相同的，所以這一條理由，也無法解釋耐壓前后絕緣電阻下降太多的現(xiàn)象。綜合以上的分析，我們可以排除日方廠家所提出的對試驗后電纜主絕緣電阻測量的影響因素。
　　通過對表2中數(shù)據(jù)的分析可估計，該回路電纜終端頭可能存在某種不明原因的缺陷，以致影響耐壓后絕緣電阻大幅下降，然后再緩慢回升。為此，我們重點(diǎn)檢查了電纜終端頭內(nèi)部情況，并從電纜頭下部兩次取油樣送電力試驗研究所進(jìn)行化驗，檢查電纜終端油壓。該電纜油的型號：KF96—50，電氣強(qiáng)度＞50kV／2．5mm，油壓：1．2—3．0kg／cm²（在－5—55℃下）。檢驗報告說明電纜油的電氣強(qiáng)度和tgδ及油壓均合格。于是，省電力局發(fā)文同意該電纜投入使用。同時，我們也已將上述現(xiàn)象作為該電纜的一個缺陷記錄在案。目前，該電纜的運(yùn)行情況正常，造成耐壓后絕緣電阻下降的原因目前尚未知曉。